ISSN 2304-6600 (Online)
ISSN 1997-0935 (Print)



МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛИТОГО МЕЛКОЗЕРНИСТОГО БЕТОНА С ТЕХНОГЕННЫМИ ОТХОДАМИ МЕДЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

  • Кравцов Алексей Владимирович - Костромская государственная сельскохозяйственная академия (КГСХА)
  • Цыбакин Сергей Валерьевич - Костромская государственная сельскохозяйственная академия (КГСХА)
  • Кузнецова Екатерина Федоровна - Костромская государственная сельскохозяйственная академия (КГСХА)
  • Евсеева Татьяна Михайловна - Костромская государственная сельскохозяйственная академия (КГСХА)
DOI: 10.22227/1997-0935.2017.10.1132-1144
Страницы: 1132-1144
Предмет исследования: применение в технологии литых и самоуплотняющихся бетонов минеральных микронаполнителей на основе техногенных отходов цветной металлургии. Доказано, что медеплавильный гранулированный шлак можно использовать при помоле общестроительных цементов в качестве минеральной добавки до 30 % без существенного снижения активности цементов. Однако отсутствуют результаты комплексного исследования влияния шлака на пластичные бетонные смеси. Цель исследования: определение математической зависимости влияния медеплавильного шлака на прочность бетона на сжатие и плотность через 28 сут твердения в нормальных условиях методом математического планирования эксперимента, статистическая обработка результатов, проверка адекватности разработанной модели. Материалы и методы: математическое планирование эксперимента осуществлялось в виде полного четырехфакторного эксперимента с использованием центрального композиционного ротатабельного планирования. Математическая модель выбрана в виде полинома второй степени с использованием четырех факторов функции отклика. Результаты: построена четырехфакторная математическая модель прочности бетона в марочном возрасте и плотности, выведено уравнение регрессии зависимости функции прочности через 28 сут и плотности от концентрации цементного камня, истинного водоцементного отношения, доли тонкомолотого медеплавильного шлака и суперпластификатора на основе эфиров поликарбоксилатов. Произведена статистическая обработка результатов математического планирования эксперимента, произведена оценка адекватности построенной математической модели. Выводы: установлено, что введение медеплавильного шлака в диапазоне 30…50 % от массы цемента положительно сказывается на прочности бетона при совместном использовании с суперпластификатором. Увеличение доли суперпластификатора свыше 0,16 % по сухому компоненту приводит к снижению прочности литых бетонов. Разработанные составы литых мелкозернистых бетонных смесей могут использоваться в густоармированных бетонных конструкциях, имеющих высокие требования по крупности заполнителей и пластичности смеси.
  • медеплавильный шлак;
  • помол;
  • поликарбоксилатный суперпластификатор;
  • органоминеральная добавка;
  • утилизация;
  • литой мелкозернистый бетон;
  • математическое моделирование;
Литература
  1. Касторных Л.И. Добавки в бетоны и строительные растворы. Ростов н/Д. : Феникс, 2007. 221 с.
  2. Коновалова В.С., Румянцева В.Е. Влияние хлоридов на защитные способности бетона в железобетонных конструкциях // Физика волокнистых материалов: структура, свойства, наукоемкие технологии и материалы (Smartex). 2015. № 1. С. 308-312.
  3. Свинцов А.П., Николенко Ю.В., Харун М.И., Казаков А.С. Влияние вязкости нефтепродуктов на деформативные свойства бетона // Инженерно-строительный журнал. 2014. № 7 (51). С. 16-22.
  4. Вешнякова Л.А., Айзенштадт А.М. Оптимизация гранулометрического состава смесей для получения мелкозернистых бетонов // Промышленное и гражданское строительство. 2012. № 10. С. 19-22.
  5. Ерофеев В.Т., Смирнов В.Ф., Балатханова Э.М. и др. Исследование биостойкости наполненных цементных композитов в лабораторных и натурных условиях // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2015. № 1. С. 41-47.
  6. Постникова О.А., Лукутцова Н.П., Мацаенко А.А., Пинчукова И.Н. Оценка коррозионной стойкости декоративного бетона с добавкой нанодисперсного диоксида титана // Бетон и железобетон - взгляд в будущее : науч. тр. III Всеросс. (II Междунар.) конф. по бетону и железобетону (г. Москва, 12-16 мая 2014 г.). М., 2014. С. 199-205.
  7. Гудим Ю.А., Голубев А.А. Эффективные способы утилизации отходов металлургического производства Урала // Экология и промышленность России. 2008. № 12. С. 4-8.
  8. Баженов Ю.М. Технология бетона. М. : Изд-во АСВ, 2002. 500 с.
  9. Худяков И.Ф., Кляйн С.Э., Агеев Н.Г. Металлургия меди, никеля, сопутствующих элементов и проектирование цехов. М. : Металлургия, 1993. 431 с.
  10. Купряков Ю.П. Шахтная плавка вторичного сырья цветных металлов. М. : ЦНИИцветмет экономики и информации, 1995. 164 с.
  11. Шаповалов Н.А., Загороднюк Л.Х., Тикунова И.В. и др. Шлаки металлургического производства - эффективное сырье для получения сухих строительных смесей // Фундаментальные исследования. 2013. № 1. С. 167-172.
  12. Юшков Б.С., Семенов С.С. Применение отходов металлургических предприятий для производства бетона // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. 2014. № 1. С. 556-558.
  13. Светлов А.В., Потапов С.С., Потапов Д.С. и др. Исследование возможности извлечения цветных металлов и производства строительных материалов из шлаков медно-никелевого производства // Вестник Мурманского Государственного Технического Университета. 2015. № 2. Т. 18. С. 335-344.
  14. Дьяченко А.Н., Крайденко Р.И., Порывай Е.Б., Чегринцев С.Н. Вскрытие медеплавильных шлаков хлоридом аммония // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2013. № 5. С. 9-12.
  15. Котельникова А.Л. Оценка шлаков медеплавильных производств как потенциальных источников тяжелых металлов (на примере медеплавильного шлака среднеуральского медеплавильного завода) // Леса России и хозяйство в них. 2011. № 1. С. 36-38.
  16. Леонтьев Л.И., Дюбанов В.Г. Техногенные отходы черной и цветной металлургии и проблемы окружающей среды // Экология и промышленность России. 2011. № 4. С. 32-35.
  17. Романова С.М., Ярошевский А.Б. Утилизация шлаков литьевого производства цветных металлов // Вестник Казанского технологического университета. 2011. № 5. С. 195-199.
  18. Кравцов А.В., Цыбакин С.В., Виноградова Е.А., Бородина Л.М. Бетоны с органоминеральной добавкой на основе тонкомолотого шлака медеплавильного производства // Вестник МГСУ. 2016. № 2. С. 86-97.
  19. Оськин С.П., Салахетдинов Ф.Ф. Центральное композиционное рототабельное планирование при оптимизации параметров нанотехнологического процесса получения резистивных пленок рения // Вестник Московского государственного открытого университета. Москва. Серия: Техника и технология. 2012. № 4. С. 44-52.
  20. Сулейманова Л.А., Кара К.А. Оптимизация состава неавтоклавного газобетона на композиционном вяжущем // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2012. № 2. С. 28-30.
  21. Гатылюк А.Г., Грызлов В.С. Определение оптимального состава мелкозернистого шлакобетона на отходах металлургического производства // Вестник Череповецкого государственного университета. 2013. № 1 (47-2). С. 9-11.
  22. Старчюков Д.С., Мандрица Д.П., Кожин В.В., Степанова И.В. Математическое моделирование эксперимента при получении высокопрочного тяжелого бетона с зольсодержащими добавками // Технологии бетонов. 2015. № 5-6 (106-107). С. 64-70.
  23. Щербань. Е.М., Стельмах С.А., Серебряная И.А. и др. Оптимизация факторов, влияющих на эффективность обработки пенобетонных смесей воздействием переменного электрического поля // Инженерный вестник Дона. 2013. № 4. С. 197-201.
  24. Ерофеев В.Т., Смирнов В.Ф., Светлов Д.А. и др. Оптимизация составов цементных композитов с фунгицидными добавками на основе гуанидина // Приволжский научный журнал. 2014. № 2. С. 41-51.
  25. Ефремова О.В., Демидов С.В., Грызлов В.С. Математическое моделирование строительного древошлакового композиционного материала // Вестник Череповецкого государственного университета. 2013. № 2 (46-1). С. 17-22.
  26. Бондаренко Г.В. Проектирование состава бетона на основе вторичных продуктов производства череповецкого промышленного узла методом математического планирования эксперимента // Вестник Череповецкого государственного университета. 2012. № 1 (37-2). С. 7-11.
  27. Долотова Р.Г., Верещагин В.И., Смиренская В.Н. Определение составов ячеистых бетонов различной плотности при использовании полевошпатово-кварцевых песков методом математического планирования // Строительные материалы. 2012. № 12. С. 16-19.
  28. Сизова Н.Д., Михеев И.А. Алгоритм решения задачи проектирования состава бетона методом математического планирования эксперимента // Восточно-европейский журнал передовых технологий. 2010. № 6 (44). С. 8-10.
  29. Соловьева Л.Н., Чантурия Ю.В., Ткебучава П.Д. Оптимизация состава композиционного вяжущего c использованием метода математического планирования эксперимента // Ресурсоэнергоэффективные технологии в строительном комплексе региона : сб. науч. тр. по мат. II Всеросс. науч.-практ. конф. Саратов : Изд-во СГТУ, 2012. № 2. С. 51-55.
СКАЧАТЬ (RUS)